为什么材料拉伸试验要用“引伸计”

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2021年6月1日 22:57

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1. What's it ?| 什么是引伸计？

引伸计是测量试件两点间线变形的一种仪器。

引伸计一般由传感器、放大器和记录器三部分组成。试验时，传感器与试件测量段（亦称“测量标距”）的两端点“固定”，传感器测得标距间的变形（伸长或缩短）并将其转化为其他信号（如电信号、光信号），经放大器放大并由记录器采集，从而获得数据。

引伸计包括机械式引伸计、光学引伸计、电子引伸计（图1）等。目前土木工程试验中较常用电子引伸计，如各类材料的拉伸试验。而电子引伸计又可分为轴向引伸计、横向引伸计和夹式引伸计。本文主要谈谈对 轴向电子引伸计（测量试件沿加载方向的线变形）的一些理解，如图1，其包括刀刃、 标距杆、 标距杆垫片、力臂等部件。

图1 轴向电子引伸计

2. Why it ?| 为什么需要用引伸计？

目前多数试验机都能记录加载头的位移，利用位移计也能测量试件的变形，这两者相对于引伸计的安装和使用都方便太多，所以刚开始做材料拉伸试验时，我对试件上额外添加一个引伸计是疑惑的。

那么使用引伸计的意义是什么？

结合试验来谈一谈会一点。

当进行材料拉伸试验时，试件所受荷载可以直接从试验机获得，记为 F；试件的“受拉伸长量”也可以直接从试验机获得，记加载头位移为 d；那拉伸试验的荷载-位移曲线不就已经可以绘制了么？如果试件的截面积为 A，原长为 l，那 σ= F/ A、 ε= d/ l后拉伸试验的应力-应变曲线也能得到。

图2 应力-应变曲线

好像有道理哈？别被我带偏了，我一开始就是这么想的~然而用上述方法一算，木材约10000 MPa的弹性模量（ E= σ/ ε），印象里我干出来就只有5000 MPa左右？？？

所以引伸计的意义，就是更“精确”。试验中，上述伸长量d的测量并非易事，它应当是小变形范围内材料本身的伸长。而实际夹具与试件间的滑移、夹持端的受力情况、端部效应（圣伟南原理）等均使得加载头位移或位移计测量位移的结果非常不准确。而使用轴向引伸计，可以排除上述干扰，达到“精确”测量材料本身变形的目的。确实，改用引伸计的数据，我的试验结果变得合理...

3. How to use it ?| 引伸计使用方法

顺便讲讲引伸计的使用方法，供伙伴们参考。

1）首先将引伸计接线到电脑主机（图1所示引伸计接口为串行通信接口），接好后，控制试验设备的软件中便可设置“使用引伸计”，从而可获得引伸计数据；

2）将标距杆垫片卡在力臂和标距杆之间，压紧两力臂，使两 刀刃垂直接触试样；

3）用弹簧或橡皮筋将引伸计绑在试样上，装好后取出标距杆垫片，使力臂与标距杆之间保持大约0.5mm的间距，如图3； 采用弹簧或橡皮筋固定的目的是防止刀刃滑动，固定时也可在试件上做轻微的刻痕与刀刃卡住；